Dinâmica Celular II -Endereçamento de Proteínas e Tráfego Vesicular-

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Dinâmica Celular II 
-Endereçamento de Proteínas e Tráfego Vesicular- 
• Para produção de proteínas, temos um processo 
de transcrição, seguido por um de tradução, onde 
teremos a mensagem para ser transportada para 
os ribossomos do RER. 
• O tráfego de proteínas dentro da célula muito 
importante para os processos fisiológicos. Ex: as 
chaperonas a judam as proteínas a se 
locomoverem entre as organelas. 
• A estratégia mais eficaz utilizada pelas células 
eucarióticas consiste em confinar os diferentes 
processos metabólicos, e as proteínas necessárias 
para conduzi-los, dentro de compartimentos 
envoltos por membranas. 
→ Compartimentos Celulares envoltos por Membrana 
➱ Endereçamento de Proteínas pela 
Sequência-Sinal: 
• Para algumas organelas, incluindo as mitocôndrias, 
os cloroplastos e o interior do núcleo, as proteínas 
são entregues diretamente a partir do citosol. 
• Para outras, incluindo o aparelho de Golgi, os 
lisossomos, os endossomos e as membranas 
nucleares, as proteínas e os lipídios são entregues 
indiretamente pelo RE, o qual é, ele próprio, o sítio 
principal de síntese de proteínas e lipídios 
• As proteínas entram no RE diretamente a partir 
do citosol, algumas são lá retiradas, porém a 
maioria é transportada por vesículas ao aparelho 
de Golgi e então adiante para outras organelas ou 
para a membrana plasmática. 
• O que irá endereçar as proteínas e o trafego 
vesículas é uma SEQUÊNCIA SINAL, elas são uma 
sequencia de aa. da proteína que fazem a 
sinalização do endereço ao qual a proteína deve 
se dirigir - os sinais poderão ser para importação 
para o RE; retenção no lúmen do RE; importação 
para as mitocôndrias; importação para o núcleo e 
importação para o peroxissomo. 
O DESTINO DE UMA PROTEÍNA SINTETIZADA NO 
CITOSOL DEPENDE DA SUA SEQUÊNCIA SINAL. 
• A sequência-sinal é frequentemente (mas não 
sempre) removida da proteína acabada, uma vez 
que a decisão de distribuição tenha sido 
executada. 
• GERALMENTE elas ficam na parte n terminal da 
proteína mas podem estar presente em outras 
partes também (no meio, no começo) - 
lembrando que se ela estiver no meio ela não é 
clivada mas no indo e no fim ela pode ser clivada 
- essas sequências sinal se ligam a receptores de 
endereçamento complementares fazendo com 
que a proteína tome o rumo correto. 
• LEMBRETE: as proteínas citosólicas NÃO 
POSSUEM SEQUÊNCIA SINAL, uma vez que irão 
parmanecer no citosol. 
➱ Os Tipos de T ransportes de 
Proteínas: 
!!! TODOS SÃO REALIZADOS A PARTIR DE UMA 
SEQUÈNCIA SINAL !!! 
Compartimento Função
Citosol Contém muitas vias 
metabólicas; síntese de 
proteínas.
Núcleo Contém o genoma.
REL Síntese lipídica
RER Síntese proteica
Complexo de Golgi Modificação, distribuição 
e empacotamento de 
proteínas e lipídeos 
para suas secreções ou 
entregas para outra 
organela.
Lisossomos Degradação intracelular.
Endossomos Distribuição de materiais 
endocitados. 
Mitocôndrias Síntese de ATP e 
fosforilação oxidativa.
Peroxissomos Oxidação de moléculas 
tóxicas (radicais livres).
→ Transporte através do núcleo de poros nucleares 
(NPCs): é um tipo de transporte mediado que 
ocorre do citosol com direção ao núcleo, ou vice 
versa - transporta ácidos nucleicos e proteínas 
enoveladas. 
• O envelope nuclear é perfurado por poros 
nucleares, os quais formam canais por onde todas 
as moléculas entram ou saem do núcleo - o 
transporte pode ocorrer do núcleo em direção 
ao citosol e do citosol em direção ao núcleo 
através dos poros nucleares. 
• Sequência sinal para importação para o núcleo ou 
exportação do núcleo são formadas por licitas ou 
argininas carregadas positivamente. 
• Após leitura, a sequencia sinal NÃO é clivada nas 
proteínas nucleares - a maioria dessas proteínas 
são sintetizadas no citosol e são importadas para 
o núcleo. 
• E SE A PROTEÍNA FOR GRANDE DEMAIS? Ela 
receberá um sinal de localização nuclear (NLS), 
nesse caso há gasto de energia (transporte ativo) 
- para moléculas pequenas não precisamos de 
sequência sinal e as moléculas atravessam os 
NPCs por difusão simples. 
• Existem receptores de transporte nuclear que 
auxiliam o direcionamento das proteínas através 
da interação com as nucleoporinas. 
• Esse processo de transporte gasta energia 
proveniente da hidrólise no GTP. 
* PASSO A PASSO DO TRANSPORTE: 
1. As proteínas citosól icas, chamadas de 
receptores de transporte nuclear ligam-se ao 
sinal de localização nuclear nas proteínas 
recém-sintetizadas destinadas ao núcleo. 
2. Esses receptores ajudam a direcionar a nova 
proteína ao poro nuclear por interações com 
fibrilas semelhantes a tentáculos que se 
estendem na borda do poro. 
3. Logo após a proteína estar dentro do núcleo o 
receptor de transporte nuclear retorna ao 
citosol. 
4. Neste caso, os poros transportam as proteínas 
em sua forma nat iva, completamente 
enove lada , e t ransfere componentes 
ribossomais como partículas montadas. Isso 
difere o transporte por poros dos outros!!! 
→ Transporte Transmembrana por Translocadores 
Proteicos: é um tipo de transporte transmembrana 
que leva proteínas desenoveladas do citosol para a 
m i tocôndr i a ; do c i toso l para o re t ícu lo 
endoplasmático ou do citosol para os peroxissomos 
e vice versa. 
↪ TRANSPORTE CITOSOL ↔ MITOCÔNDRIA. 
• Grande parte das proteínas mitocondriais são 
codificadas por genes presentes no núcleo e são 
importadas a partir do citosol. 
• SEQUÊNCIA-SINAL: geralmente está presente na 
região n-terimal, permitindo que a proteína entre 
na mitocôndria. 
• Dentro das mitocôndrias as chaperonas (família de 
proteínas Hsp70) ajudam a puxar as proteínas 
pelas duas membranas e a restituir as suas 
conformações, uma vez que estas estejam 
internalizadas. 
• O transporte é realizado pós tradução. 
• Cada sub-compartimento da mitocôndria contém 
um conjunto distinto de proteínas - o transporte a 
um sítio específico na organela requer outra 
sequência sinal. 
• A S P R O T E Í N A S S Ã O I M P O R T A D A S 
DESENOVELADAS. 
• Teremos a chaperona (hsp70+) + proteína 
percursora + sequência sinal para transportar a 
proteína pra dentro da mitocôndria. Esse 
complexo encontra um translocador de membrana 
externa (TOM), se conectando com o receptor - 
ocorre inserção desse complexo na MP pelo 
complexo TOM e a chaperona pega um fosfato 
para ter energia para desenovelar a proteína 
(clivar essas ligações entre os peptídeos). O 
complexo tom se conecta ao complexo TIM com 
a proteína desenovelada entrando dentro da célula, 
após isso, ocorrerá uma nova clivagem pela 
enzima peptidase-sinal e a proteína estará madura. 
• Portando, podemos concluir que a proteína é 
enovelada dentro da mitocondria pela chapetona 
mitocondrial. 
↪ TRANSPORTE CITOSOL ↔ PEROXISSOMOS: 
• Possuem receptores da sequência-sinal solúveis no 
citosol, que são as peroxinas - ex: Pex5. 
• Os peroxissomos utilizam oxigênio molecular e 
peroxido de hidrogênio para realizar as reações 
oxidativas - a principal função dessas reações é a 
quebra das moléculas de ácidos graxos (processo 
determinado β-oxidação que encurta as cadeias 
dos ácidos graxos convertendo-os em acetil-coA). 
Além disso, a água oxigenadas (H2O2) é utilizada 
para oxidar as substâncias tóxicas na célula, em 
uma reação metabolizada pela enzima catalase. 
• SÍNDROME DE ZELLWEGER: é uma doença rara, 
congênita, caracterizada pela redução ou ausência 
de peroxissomos nas células do fígado, rins e 
cérebro - faltam enzimas para trazer o transporte 
para os peroxissomos e isso afeta diversos órgãos 
↪TRANSPORTE CITOSOL ↔ RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: 
• É o mais extenso sistema de membranas em uma 
célula eucariótica. Serve ainda de ponto de entrada 
para proteínas destinadas para outras organelas, 
bem como de proteínas para o próprio RE. As 
proteínas destinadas ao Aparelho de Golgi, aos 
endossomos e lisossomos, assim como as 
proteínas destinadas à superfície celular, entram 
primeiro no RE provenientes do citosol. 
• Uma vezdentro do RE ou na membrana do RE, as 
proteínas individuais não retornarão ao citosol 
durante as suas jornadas adiante. Elas serão 
carregadas de uma organela para outra por 
vesículas de transporte e, em alguns casos, de 
uma organela para a membrana plasmática ou 
para o exterior celular. 
• PROCESSO COTRADUCIONAL: acontece 
concomitantemente ao pro esso de tradução. 
• Transporte por translocador de proteínas solúveis: 
precisamos de uma sequência sinal e, para que ela 
se ligue ao receptor de SRP, transportando 
proteínas do citosol para o lúmen do RE 
precisamos de uma molécula intermediária pois a 
sequência sinal não se liga automaticamente. Para 
isso, ela anteriormente ela se liga a uma partícula 
SRP que reconhece esse sinal que se liga ao 
receptor de SRP presente no lúmen do RE. 
* Sequência sinal é produzida dentro do ribossomo 
se liga a uma molécula de SRP, que por sua vez 
se liga em um receptor de SRP presente no 
lúmen do RE - todo esse processo de sinalização 
ocorre enquanto a proteína esta sendo sintetizada 
- processo cotraducional. 
- T R A N S L O C A Ç Ã O D E P R O T E Í N A S 
TRANSMEMBRANA DE PASSAGEM ÚNICA: 
ocorre uma translocação parcial dessas proteínas; 
temos uma sequência de parada de transferência 
que faz com que parte da proteína fique para 
fora da membrana; ocorre em proteínas de 
membrana do tipo I. Ex: receptor de LDL e do 
GH. 
- I N T E G R A Ç Ã O D E U M A P R O T E Í N A 
TRANSMEMBRANA DE PASSAGEM MÚLTIPLA 
NA MEMBRANA DO RE: pode haver mais de 
uma sequência de início e de parada de 
transferência; ocorre nas proteínas de 
membrana do tipo IV e nos receptores acoplados 
a proteína G. 
RELELMBRANDO ALGUNS CONCEITOS SOBRE O 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: atuam na 
biossíntese de lipídeos; na produção de todas 
proteínas transmembranas para a maioria das 
organelas celulares, vesículas secretoras de MP; as 
proteínas destinadas à secreção, aparelho de Golgi, 
lisossomos, endossomos e MP passam do citosol ao 
RE; armazenamento de Ca2+ que atua na 
sinalização celular; produção de lipoproteínas 
(fígado); reações de detoxificação hepática - 
enzimas citocromo P450; glicosilação de proteínas. 
TIPOS DE PROTEÍNAS QUE SÃO IMPORTADAS: 
proteínas transmembrana - embutidas na membrana 
- MP do RE e outras organelas ou MP; proteínas 
hidrossolúveis - liberadas no lúmen do RE - 
secreção/RE ou outra. 
* MODIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS NO RETÍCULO 
ENDOPLASMÁTICO: Formação de ligações 
dissulfeto - estabilidade à estrutura da proteína; N-
glicosilação - ‘’ indicador’’ do enovelamento 
proteico protege a proteína contra degradação; 
Os oligossacarídeos geralmente são originados de 
um lipídeo especializado, o Dolicol.. 
> temos a transferência em bloco de um 
oligossacarídeo para o grupo amino da cadeia lateral 
da asparagina na proteína. Apesar de todo o auxílio 
das chaperonas, muitas moléculas proteicas 
transportadas para o RE falham em enovelar-se 
adequadamente… E o que acontece? Essas 
proteínas são exportadas para o citosol , 
desglicosiladas, ubiquitinadas e degradadas nos 
proteassomas (retrotranslocação). 
* TRANSPORTE DO RE ATRAVÉS DO COMPLEXO 
DE GOLGI - VIA DE RECUPERAÇÃO: o receptor de 
KDEL (no Golgi) captura as proteínas solúveis 
residentes no RE e as carrega em vesículas 
revestidas por COP I de volta ao RE. No RE, as 
proteínas se dissociam do receptor KDEL, que é, 
então, devolvido ao aparelho de Golgi para 
reutilização. 
→ Transporte por Vesículas: 
• .O transporte vesicular entre compartimentos 
envoltos por membranas do sistema de 
endomembranas é altamente organizado. Uma via 
secretória principal, para fora, inicia com a síntese 
de proteínas sobre a membrana do RE e sua 
entrada no RE, e conduz pelo aparelho de Golgi 
até sua superfície celular; no aparelho de Golgi, 
uma rota lateral conduz o transporte através dos 
endossomos até os lisossomos. Uma via endocítica 
principal, para dentro, responsável pela ingestão e 
degradação de moléculas extracelulares, move 
materiais a partir da membrana plasmática, através 
dos endossomos, para os lisossomos. 
• As vesículas possuem revestimentos que dão 
forma a sua parte externa e auxiliam na captura 
da molécula a ser transportada (parte interna). 
• Esses revestimentos irão endereças as proteínas 
transportadas pelas vesículas transportadoras: 
- FORMAÇÃO DAS VESÍCULAS REVESTIDAS 
POR CLATRINA: ex: LDL. Hipercolesterolemia 
(colesterol alto) - o receptor está totalmente 
ausente ou os receptores serão defeituosos - 
número normais de receptores de LDL mas não 
há conexão com as claritinas. 
- FORMAÇÃO DAS VESÍCULAS REVESTIDAS 
POR COP: está envolvida no transporte de 
moléculas entre o RE e uma parte do Golgi para 
outra. 
* VIA SECRETORA E ENDOCÍTICA: 
• .O tráfego vesicular não está confinado somente 
ao interior da célula. Ele se estende para e a partir 
da membrana plasmática. Proteínas recém-
sintetizadas, lipídeos e carboidratos são distribuídos 
do RE, via aparelho de Golgi, para a superfície 
celular pelas vesículas de transporte que se 
fundem à membranas plasmática em um 
processo chamado de exocitose. Cada molécula 
que viaja ao longo dessa rota passa por uma 
sequência fixa de compartimentos definidos por 
membranas e é quimicamente modificada durante 
a rota. 
• A adição de oligossacarídeos as proteínas é 
apenas a primeira etapa de uma série de outras 
modificações futuras, antes que a glicoproteína 
madura surja no final da via secretória. Algumas 
proteínas produzidas no RE tem seu destino nessa 
própria organelas, mas outras não, elas devem ser 
conduzidas para outras organelas. Para que ocorra 
essa condução de uma organela para a outra a 
proteína tem em sua estrutura um sinal que indica 
a uma proteína receptora ligada a superfície da 
membrana da organela que ela proteína tem 
como destino tal organela. 
• Proteínas incorretamente enoveladas são retidas 
no RE. As proteínas corretamente modificadas são 
encaminhadas ao Golgi, sendo que as proteínas 
solúveis entram pela face cis e vão brotando de 
uma cisterna para a outra. As proteínas saem da 
rede trans do Golgi para a superfície celular ou 
para outro compartimento. O processo de 
secreção consiste na reposição de proteínas 
perdidas da membrana, também feito pelo 
aparelho de Golgi. Outra via é aquela que consiste 
no uso de vesículas secretórias que brotam da 
rede trans do Golgi e se acumulam perto da 
membrana plasmática até que o sinal extracelular 
estimule a sua saída da célula e posterior liberação 
do conteúdo para o meio extracelular. 
• As células eucarióticas estão continuamente 
capturando líquido, assim como moléculas grandes 
e pequenas, pelo processo de endocitose. Células 
especializadas são também capazes de internalizar 
grandes partículas e até mesmo outras células. O 
material a ser ingerido é progressivamente 
encerrado por uma pequena porção da 
membrana plasmática, que primeiro brota para 
dentro e então se destaca para formar uma 
vesícula endocítica intracelular. O material ingerido, 
é enfim, entregue aos lisossomos, onde é digerido. 
Os metabólitos gerados pela digestão são 
transferidos diretamente para fora do lisossomo no 
citosol, onde eles podem ser usados pela célula.